Teollisuuslaitoksen loistehon kartoitus

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kartoittaa Stora Enson Varkauden sahan loistehon kompensoinnin ja yliaaltojen suodatuksen tarve. Varkauden sahalla on pitkä historia, jonka aikana sähkömoottoreiden ja säädettyjen käyttöjen määrä on lisääntynyt huomattavasti. Tästä huolimatta loistehon kompensointi on jäänyt lähes täysin huomiotta, joten työn toimeksiantaja halusi kattavan selvityksen sahan sähkönlaadun nykytilasta ja korjaavista toimenpiteistä.

Opinnäytetyössä selvitettiin sahan nykyisten kompensointilaitteistojen kunto, analysoitiin sahan kokonaisloistehon ja yliaaltojen määrä ja annettiin suositeltavat toimenpiteet sähkönlaadun parantamiseksi. Mittaukset suoritettiin verkkoanalysaattoreilla sahan keskijännitesyötöstä sekä kaikista sahan pienjännitekeskuksista. Näin saatiin selkeä kokonaiskuva sahan loistehon ja yliaaltojen määristä, jotka kuormittavat sahan yhteydessä olevan Stora Enson pakkauskartonkitehtaan keskijännitejakelua. Pienjännitekeskuksien mittauksilla saatiin tarkasti selville, missä loistehoa kulutetaan ja siten pystyttiin keskuskohtaisesti esittämään korjaavat toimenpiteet, jotta sahan kokonaisloistehon määrä pienenee. Mittausten lisäksi sahan olemassa oleville kompensointilaitteistoille tehtiin kuntotarkastukset ja huoltotoimet niiltä osin kuin ilman varaosia oli mahdollista tehdä.

Mittausten analysoinnista selvisi, että sahan loistehomäärät ovat huolestuttavalla tasolla niin teknisten kuin taloudellistenkin syiden vuoksi. Osalla pienjännitekeskuksista ei ole kompensointia ollenkaan, vaikka kompensoinnin tarve on ilmeinen. Sahan nykyisistä kompensointilaitteistoista kaikki olivat kokonaan tai osittain rikkoutuneita, jolloin lähes kaikki sahan laitteiden vaatima loisteho otetaan suoraan pakkauskartonkitehtaan keskijännitekompensoinnista ja Fingridin suurjänniteverkosta. Sahan yliaallot ovat pääosin hyvällä tasolla.

Mittaustulosten ja kompensointilaitteistojen tarkastusten perusteella sahalle on erittäin suositeltavaa lisätä uusia estokelaparistoja ja huoltaa olemassa olevat kompensointilaitteistot. Näillä toimilla sähköverkossa siirrettävät loistehot saadaan huomattavasti paremmalle tasolle ja pääosa sahan loistehosta tuotettaisiin lähellä loistehon kulutusta.

The purpose of this thesis was to evaluate the need for compensating reactive power and filtering harmonics in Stora Enso’s Varkaus sawmill. Varkaus sawmill has a long history of significant increase in the number of electrical motors and controlled electrical motor drives over the years. Despite this, reactive power compensation has been ignored almost completely.

The thesis aimed to give the client a comprehensive study of the current state of power quality which included inspecting the condition of existing compensation devices, analyzing the sawmill’s total reactive power and the number of harmonics, and recommended actions to improve the power quality. The power quality measurements were done with network analyzers from the sawmill’s medium-voltage supply and low voltage electrical centers. This provided a clear overview of the amounts of reactive power and harmonics of the sawmill. The sawmill gets its medium-voltage supply from Stora Enso’s packaging board factory, which means the sawmill’s reactive power loads the medium-voltage distribution of the packaging board factory. Measurements of the low voltage electrical centers showed exactly where the reactive power is consumed and so it was possible to give specific measures to reduce the total reactive power of the sawmill. Furthermore, the existing compensation devices were inspected and maintained without spare parts.

The analysis of the measurements revealed that the reactive power levels of the sawmill are at a critical state for both technical and economic reasons. Some low voltage electrical centers have no compensation at all although the need for compensation is obvious. All of the sawmill’s existing compensation devices are completely or partially broken so almost all of the reactive power required by the sawmill is taken from the medium voltage compensation of the packaging board factory, and Fingrid’s high voltage network. The harmonics in the sawmill are generally at a good level.

Based on analyses and the inspections of the existing compensation devices, it is highly recommended to add new compensation devices and to maintain the existing ones. These measures bring the total reactive power to a much better level so that the sawmill’s reactive power production is as close as possible to the consumption.